智慧矿山概述

建设背景

工业领域面临产业变革，煤矿机械化程度高，但智慧矿山建设仍存在诸多问题，如系统缺乏集成、数据孤立、灾害监测被动、缺乏智能分析与协同等。

概念

智慧矿山是智能工业物联网及软件定义技术在矿山领域的全面应用，是信息物理系统(CPS)，通过集成多种技术构建复杂系统，实现矿山物理与信息世界要素的交互协同。

核心业务框架

以 “云(云计算 + 大数据 + AI)、管(万兆环网 + 5G 下井)、端(智能终端)” 为支撑，打通 “人(目标定位)、机(生产装备)、环(环境监测)”，其操作系统平台集成各子系统，实现综合管控，数据集中管理。

建设目标

万物互联：全面感知井下人、机、环等信息并实现设备控制。

智慧决策：利用大数据与 AI 技术实现智能分析、自我学习与辅助决策。

时空服务：借助 GIS 和 BIM 技术提供位置服务和矿山工程设备全生命周期管理，实现数字孪生。

平台融合、控制联动：实现信息强实时关联、融合与智能联动。

工业物联网四层架构

智能应用层：包含各类智慧矿山业务应用系统，如智慧生产、安全、生产执行、经营管理系统及智能管控平台，通过相应 APP 实现功能。

平台层：智慧矿山操作系统平台(RED - MOS)提供多种平台服务和工具，包括数据综合、时空位置、可视化展示、协同设计、业务流程自动化、大数据分析服务等。

网络传输层：涉及网络建设(企业网及工业网)、云数据中心建设、智能管控与调度指挥中心建设，为信息传输提供支撑，确保数据安全可靠传输。

智能设备及泛在感知层：包括各类传感器、智能设备、分站等，实现对人、机、环、灾害等信息的实时采集与传输，为上层应用提供数据基础。

智慧矿山建设内容

标准体系与业务流程建设

标准体系建设：数据体系及标准规范是矿井智能化建设基础，关系到数据共享、系统集成等能否成功。

智能管控体系建设 - 业务流程梳理：结合智慧矿山建设进行业务流程梳理、管理、优化与自动化，包括岗位需求编制、部门职能划分等，实现管理模式变革与减员提效。

业务流程梳理用例分析：以物流管理、机电设备管理等子系统为例，阐述基于位置服务等技术实现业务流程的协同管控。

智能终端、感知层及其子系统建设

KJ66X 安全监控系统：符合相关标准规范，包括矿用本安型分站、稳压电源及各类传感器，用于煤矿安全生产监控。

KJ323D 井下作业人员精确定位系统：采用先进技术实现井下人员设备跟踪定位，精度达 1 米以内，具备多种管理功能，在三维 GIS 动态视图显示。

煤机装备智能控制系统：适用于多种煤机装备，实现设备远程监控、故障诊断等功能，具有多种技术优势。

机器人产品：

对标国际企业，依据国家煤矿安监局要求研发，包括轨道、轮式 / 履带、蛇形机器人。

轨道机器人适用于多种场景，具有多种性能优势，如恶劣环境适应性、安全设计、先进监测技术、实用功能、扩展性和经济性，拥有多项专利。

蛇形机器人可在恶劣环境工作，携带多种传感设备，实现多种功能，是世界首台通过安标的蛇形机器人。

可接入系统：基于智能网关 RED - SDN 技术，可接入第三方厂商生产控制类和安全监测类子系统。

网络传输层及基础设施建设

网络传输平台：分企业网及工业网，采用 “核心 - 汇聚 - 接入” 三层架构，“骨干万兆、分支千兆、终端百兆” 组网理念，打造高速、安全、可靠信息传输平台。

云数据中心：采用混合云方案，提供云计算管理、存储、网络连接等服务，确保性能和运维简单。

智能管控与调度指挥中心：包括智慧矿山指挥中心建设，涉及网络、大屏显示、智能调度台、会议系统及网络安全设计等内容。

平台层 - 智慧矿山操作系统 RED - MOS

核心技术：包含多个平台和工具，如设计协同、组态化、RED - GIS、RED - GIM 时空平台等，实现数据标准化接入、实时数据服务、后端服务、大数据分析等功能。

平台功能：为智慧矿山应用提供全方位服务和工具，涵盖数据综合服务、时空位置服务、可视化展示、协同设计、业务流程自动化、大数据分析服务等，助力矿山智能化管理。

智能应用层 - 智慧矿山业务应用系统

智慧生产系统：以 “高效生产” 为目标，基于数据互联分析，通过多种技术实现生产过程监控、协同控制、安全与产出效能诊断，包括智能通风、智能主煤流运输系统等应用。

智慧安全系统：包含自定位瓦斯巡更系统(结合多种技术实现瓦斯巡检智能化、多系统融合)和智慧安全监管平台。

智慧生产执行系统

生产专业协同设计系统：基于规范利用一张图实现多专业专题图形绘制、协同设计与专业计算。

采矿协同设计系统：基于煤矿采掘数据管理，结合 BIM 技术，具有强大功能，如透视分析、地质数据管理与模型建立、参数化三维巷道设计(包括绘制编辑、剖面设计、支护设计与方案验证)。

生产技术协同管理系统：基于网络等技术实现矿山多专业业务网络化与流程化管理。

安全协同管理系统：采用多种信息化技术，是安全生产信息化重要组成部分。

智慧经营管理系统：设备资产全生命周期管理系统实现设备从入账到履历归档、实物追踪等全流程管理，确保业务办理准确高效。

智能管控平台

智慧矿山生产指挥系统：利用时空 “一张图” 集成多种数据，通过多种技术手段实现数据融合展示，服务于矿山安全生产指挥与决策。

综合分析智能决策系统：利用时空一张图和大数据分析平台，为矿山安全、生产、经营管理提供综合分析和智能诊断，包括大型机电设备健康诊断、危险源预警、生产效能分析、动态诊断、安全隐患智能感知预警等功能。

智能移动 APP 系统：主要用于数据展示和信息快速录入，分类展示各子系统模块信息及融合分析结果。

应用案例与正在实施项目分享

山西某矿智慧矿山操作系统(RED - MOS)建设：实时展示生产数据，综合展示多系统数据，包括区域监控、线路管理等模块，方便用户了解企业生产情况。

辽宁某矿智慧矿山综合监控一张图平台：采用 RED - MOS 集成多子系统，基于 2D/3DGIS 实现多系统融合应用，建设内容涵盖 GIS 平台、数据中心、数据集控平台等多方面。

老虎台煤矿智慧矿山综合监控一张图平台：具体介绍其平台建设情况及应用效果(类似辽宁某矿案例，可能在细节上有所不同，但文档未详细展开)。

智慧矿山解决的实际问题

数据处理与管理：提供数据标准化与大规模数据处理框架，实现数据统一接入、存储，进行数据质量控制与安全管理，支持大数据分析应用。

业务流程优化：构建煤矿生产、安全、管理业务流程体系建模，进行业务流数据分析与异常发现，基于业务流实现隐患排查与闭环管控提效。

报警与协同：基于位置服务实现报警联动与区域协同，进行时空数据与业务数据融合，实现重大危险源预警与隐患排查智能化，提升安全管理水平。

通讯与计算服务：提供全面的通讯(包括 5G 通讯)与云计算服务，实现网络、计算与存储虚拟化，采用分级分类混合云方案，提供运维托管与远程服务。

综合应用效能：通过一张图架构与智能 AI 分析，实现信息共享与协同，提升矿山安全、绿色、高效运营水平，达到集中管理降本、应急联动保安全等效果。